Transcript Electrocoagulación como tecnología para el tratamiento - IQ

Jennifer Bayón Sánchez
Diego García Vítores
Pareja 13 Grupo C
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El
temprano
desarrollo
de
los
tratamientos
electroquímicos de aguas residuales, tuvo como primer
interés la generación de cloruro para desodorizar y
desinfectar aguas residuales.
En 1887 Eugene Hermite recibió dos patentes para
tratar aguas residuales mezclándolas con agua de mar y
electrolizándolo.
Føyn, en 1963 habló de un tratamiento utilizando sal de
magnesio y alcalinizando con fin de eliminar fósforo a
pH elevado. En el cátodo se formaba hidrógeno y en el
ánodo cloro, ambos en estado gas.
Se compararon electrocoagulación y el tratamiento
químico seguido de disolución y flotación, resultando la
primera la más rápida.
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La electrocoagulación es un proceso de
desestabilización de contaminantes disueltos,
en suspensión o en emulsión en un medio
acuoso mediante la introducción de una
corriente eléctrica en el medio.
Se producen agentes de desestabilización (Al,
Fe) que provocan la neutralización de la carga
eléctrica para la eliminación de
contaminantes.
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La electrocoagulación-flotación (ECF) es una técnica
alternativa. Consiste en aplicar una corriente eléctrica
a los electrodos dentro del tanque y la corriente
genera un agente coagulante y burbujas de gas. Se
facilita la eliminación de los contaminantes por
sedimentación o flotación.
En ambos la fuente de corriente está conectada a un
par de electrodos sumergidos en un líquido que sirve
como electrolito.
Existen 3 mecanismos:
◦ Oxidación del electrodo.
◦ Generación de burbujas de gas.
◦ Flotación y sedimentación de los flóculos formados
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Contienen elevadas concentraciones de cloruros,
sulfatos, ácidos acrílicos condensados, tintes,
ácidos grasos, proteínas…
Se llevo a cabo en un reactor con una célula de
electrocoagulación no dividida hecha de cristal
orgánico, al igual que el filtro, con los
electrodos de aluminio en paralelo
Se adoptaron métodos estándar para la
valoración cuantitativa de CODCr, TOC, NH3-N,
sulfatos, BOD5, pH y color
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Es un proceso complejo e interdependiente. Se usó
un ánodo metálico para producir el agente
coagulante y en el cátodo se produjeron gases
electrolíticos (H2)
Los electrodos están hechos principalmente de
aluminio y hierro.
La corriente eléctrica es la que causa la disolución del
metal en el agua contaminada.
Durante el proceso se forman hidróxidos metálicos
con gran superficie específica eficaces para una
adsorción rápida de compuestos orgánicos solubles y
partículas coloidales. Los flóculos son eliminados del
medio mediante sedimentación o flotación.
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Se demostró que la eliminación de CODCr,
NH3-N, TOC y de sulfatos puede ser mejorada
si se aumenta la corriente de la célula o el
tiempo de electrocoagulación.
Para eliminar sulfuros fueron más eficaces los
electrodos de acero suave, mientras que para
eliminar la coloración los de aluminio
funcionaron mejor.
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El mecanismo de eliminación consiste en la
generación de coagulantes mediante una
disolución eléctrica de electrodos de Fe y Al.
Normalmente en el cátodo la solución se
vuelve alcalina con el paso del tiempo.
Los experimentos se realizaron en un reactor
discontinuo en vertical.
Se utilizaron electrodos de hierro y aluminio,
conectados a una corriente continua en
diferentes modos, MP-P, MP-S y BP-S.
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Los costes operacionales más bajos y la
mayor eliminación de arsénico se obtuvieron
cuando se trabajó con los electrodos
conectados en modo MP-S.
A pH 6,5 los electrodos de hierro eliminaron
el 99,3% del arsénico y a pH 7,0 los
electrodos de aluminio consiguieron eliminar
el 98,9%.
Parámetros a tener en cuenta en estos
procesos son la densidad de corriente y el
tiempo de operación.
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Fue estudiado por Kaliniichuk et al (1976). Sus
resultados mostraron que los flóculos de hidróxido
de aluminio adsorbían el aceite.
Weintraub lo diseñó para electrodos de hierro y se
demostró que el ión férrico desestabiliza la
emulsión neutralizando la carga de las gotas
precipitando después como hidróxido férrico,
mientras que el aceite se absorbe sobre el
floculante.
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Se obtuvieron las siguientes conclusiones:
◦ La electrofloculación se puede combinar con la
electroflotación para separar el petróleo de
emulsiones acuosas.
◦ La tasa de producción de un reactivo generado se
controla mediante la corriente eléctrica.
◦ El consumo de energía eléctrica se puede optimizar
mediante electrolitos de alta conductividad y
acercando los electrodos.
◦ La desaparición del ánodo de sacrificio depende de la
corriente aplicada .
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Uno de los métodos más eficaces para
desestabilizar emulsiones de agua es la
coagulación química mediante cloruro férrico y
cal.
Se estudiaron los efectos de la aplicación de
potencial, la concentración inicial de aceite y la
concentración de electrolito.
Los resultados mostraron que los electrodos de
aluminio eran más eficaces que los de hierro,
debido a la alta capacidad de aceptar electrones
de los óxidos de aluminio hidratados.
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Un proceso combinado de electrocoagulación y
electroflotación fue usado para las aguas de los
restaurantes. El primero era responsable de la
desestabilización y de la agregación de
micropartículas, mientras que la electroflotación
fue responsable de la flotación de los flóculos
producidos
Se demostró que el uso de un reactor de
electrocoagulación conlleva un gran éxito. La
dispersión de las burbujas de gas formadas por
la electrólisis fue extremadamente fina y
uniforme.
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Eliminación de compuestos fenólicos:
◦ Phutdhawong et al. (2000) recuperó compuestos
fenólicos mediante dos placas de aluminio
colocadas en el interior de un reactor de
electrocoagulación.
◦ Este método se puede aplicar a algunos
compuestos fenólicos y puede eliminar partículas
no deseadas o especies químicas de una solución
acuosa.
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Eliminación de compuestos fenólicos:
◦ Se combinaron la electrocoagulación y la flotación para
estudiar el proceso de membrana (microfiltración) en
permeados de aguas residuales. Comprobando que
combinándolos su eficacia aumentaba.
◦ Debido a la variedad de la composición de las aguas
residuales urbanas la mayoría de los métodos
tradicionales se vuelven inadecuados para la eliminación
de altas concentraciones de contaminante.
◦ Estos estudios demostraron que la técnica de
electrocoagulación/floculación puede ser utilizada
eficazmente para eliminar componentes orgánicos de
aguas residuales.
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Balasubramanian y Madhavan (2001) investigaron
la eliminación de arsénico de un efluente
industrial mediante un reactor discontinuo de
electrocoagulación.
Los parámetros de los que depende son:
concentración inicial de arsénico, densidad de
corriente, el pH y el tiempo de electrólisis.
Los óxidos metálicos hidratados (de hierro y de
aluminio) adsorben el arsénico de manera
excelente.
La mayor eliminación de arsénico se logró
mediante electrodos de hierro.
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Lin y Wu, en 1996, investigaron el método
electroquímico para eliminar nitrito y
amoniaco de disoluciones acuosas.
Los resultados mostraron que la eliminación
mejoraba cuando se alargaba el tiempo de
electrólisis en la célula.
Eran más efectivos los electrodos de hierro.
Utilizar electrodos insolubles (por ejemplo:
ánodo de grafito y cátodo de dióxido de
titanio) es muy apropiado para eliminar
nitrito y amonio.
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También se consiguió eliminar nitratos
utilizando cátodos de cobre.
Koparal y Ogutveren compararon los
procesos
de
electrocoagulación
y
electroreducción para eliminar nitratos del
agua. El pH óptimo para llevar a cabo los
procesos es entre 9,0 y 11,0.
Este proceso elimina los contaminantes de la
disolución acuosa, aunque es necesario
mantener el pH alto y el amoniaco generado
debe ser eliminado.
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El Instituto Noruego de Investigación del
Agua (NIVA) decidió investigar debido a los
graves problemas operacionales.
Los experimentos se realizaron a escala y en
una planta piloto. La calidad del agua se
comparó con la obtenida mediante la
coagulación convencional con alumbre.
En algunos experimentos la conductividad
específica y el pH de se ajustaron con cloruro
sódico, ácido sulfúrico e hidróxido sódico,
respectivamente
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Los resultados mostraron proporcionalidad
directa entre la dosis de aluminio y el pH y
que el pH no tiene influencia en la
eliminación de la materia orgánica siempre y
cuando el pH esté entre 3,9 y 6,0.
El color residual es el mismo en ambos
métodos, por otro lado, las principales
diferencias fueron el pH, las concentraciones
residuales de aluminio y sulfatos y, por lo
tanto, la conductividad específica.
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El diseño de los reactores de electrocoagulación ha sido
modificado en varias ocasiones y continúan los estudios e
investigaciones para, por ejemplo, optimizar la vida útil de los
electrodos y el tratamiento de agua de otras calidades.
Es un proceso de gran potencial para pequeñas plantas de
tratamiento de aguas y para usar en países en desarrollo.
En comparación con el tratamiento convencional el proceso de
electrocoagulación:
◦ La cantidad de productos químicos que deben ser transportados es menor
(la décima parte aprox.).
◦ Los electrodos deben soportar un año de tratamientos, por lo que se
reduce el tiempo necesario para el manejo de productos químicos.
◦ Se forma menos cantidad de lodos, debido a la mayor concentración de
sólidos secos.
◦ El mantenimiento y funcionamiento de este es más sencillo. No hay mezcla
de productos químicos y solo hay que manejar una vez al año los
productos químicos.